EP3055549A1 - Kolben-fluidleitung-anordnung, insbesondere steuerkolben-steuerbohrung-anordnung - Google Patents

Kolben-fluidleitung-anordnung, insbesondere steuerkolben-steuerbohrung-anordnung

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EP3055549A1
EP3055549A1 EP14777586.0A EP14777586A EP3055549A1 EP 3055549 A1 EP3055549 A1 EP 3055549A1 EP 14777586 A EP14777586 A EP 14777586A EP 3055549 A1 EP3055549 A1 EP 3055549A1
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EP
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piston
fluid
control
fluid line
geometry
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Roman Etlender
Werner Reim
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Continental Automotive GmbH
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    • F02M2200/8092—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly adjusting or calibration

Definitions

  • Piston fluid line arrangement in particular control piston control bore arrangement
  • the invention relates to a piston-fluid line arrangement, in particular a control piston control bore arrangement for an injector, in particular a fuel injector for a direct injection system of a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to an injector, in particular a Kraftstoffinj ector for a direct injection system of an internal combustion engine.
  • a deviation of an actual injection quantity-a so-called shot-from a desired injection quantity of the injector always has a negative effect on combustion, that is to say the resulting pollutant emissions, and usually also consumption of the internal combustion engine.
  • spurting injectors high requirements apply to an overall accuracy of the injection quantities and stability of a
  • This pressure arises as a function of flow resistance in the individual leakage paths (inflow and outflow) of the injector. Since a Strö ⁇ flow resistance of a control piston (plunger) of the injector, which in a control bore (fluid passage) is paired with a defined fitting by a positioning of the piston (concentric, eccentric, tilted) is dependent in the control bore, there is an effect on an adjusting control chamber pressure and thus an injection quantity. Stochastic fluctuations of this pressure due wech ⁇ selnde positioning of the control piston in the control bore injection lead to increased amounts of stochastic fluctuations of the input, ie, increased shot / shot variations.
  • sondere it is an object of the invention to provide a fluid pressure in a control chamber of an injector, especially of a motor ⁇ stoffinj ector to set as precisely as possible during an injection pause function of a rail pressure or observed. So z. B. Shot / Shot scattering, especially for a hydraulically directly driven injector can be improved. Furthermore, it is an object of the invention to provide a correspondingly improved injector.
  • the object of the invention is by means of a piston Fluidlei ⁇ tion arrangement, in particular a control piston control bore arrangement for an injector, in particular a Kraftstoffinj ector for a direct injection system of a motor vehicle, according to claim 1; and by means of an injector, in particular a Kraftstoffinj engine for a direct injection system of an internal combustion engine, according to claim 11.
  • the piston-fluid line arrangement comprises a piston fitted and / or paired into a fluid line which can be hydraulically positioned sideways by a fluid passing through the fluid line, wherein according to the invention a geometry of the piston and / or a geometry of the fluid line is configured or are that the piston is positioned eccentrically and / or positioned by the fluid in the fluid line.
  • the geometry of the piston is preferably a secondary geometry, wherein a primary geometry of the piston is preferably cylindrical.
  • the geometry of the fluid line is preferably a se ⁇ kundäre geometry, with a primary geometry of the fluid line is also preferably cylindrical.
  • the preferred secondary geometry of the piston and / or the preferred secondary geometry of the fluid conduit is or are configured such that in a sealing gap between a lateral surface of the piston and an inner surface of the fluid line an asymmetric pressure distribution of the fluid is adjustable and / or is set. Further, or the geometry of / may be n so chosen that a fluid path is in the lateral surface of the piston and / or the inner surface of the fluid ⁇ line is provided, by means of which the asymmetrical pressure distribution of the fluid in the sealing gap is a ⁇ adjustable and / or adjusted becomes.
  • the fluid path is provided in such a manner in the lateral surface of the piston and / or the in ⁇ inner face of the fluid conduit that by means of the fluid, a lateral force can be exerted on the piston and / or applied becomes.
  • the asymmetric pressure distribution of the fluid in the sealing gap has the side force of the fluid to the piston result, the side force to engage the piston ⁇ , ie, the asymmetric pressure distribution on the piston should be set up so that the center line of the piston with respect to the center line of the fluid line is set up parallel and parallel.
  • the fluid path can be designed in such a way that the piston is permanently securely positioned in an eccentric position over relevant operating states and the flow of the fluid through the sealing gap is comparatively small. Desired is given
  • Pressure difference on the piston primarily as constant as possible and secondarily the lowest possible flow of fluid through the sealing gap.
  • a larger eccentricity of the piston also means a larger flow of fluid through the sealing gap, therefore, it is preferable to strive for a safe eccentric position, in which the flow of the fluid through the resulting sealing gap is comparatively small. Ie. it is intended a comparatively small, but geo ⁇ metric constant over time eccentric position of the piston in the fluid line.
  • the fluid path can be provided on / in the piston and / or on / in the fluid line.
  • the following explanations relate mainly to the piston and are, where appropriate, also applicable to the fluid line.
  • the fluid path on / in the piston can be arranged such that it can be brought into fluid communication with a high-pressure side or a low-pressure side of the piston.
  • the fluid in the fluid path pushes the piston away from an opening of the fluid path on / in the piston, or the fluid in the sealing gap presses the piston toward an opening of the fluid path on / in the piston.
  • Under the low pressure side should be understood an end region of the piston, in which there is a lower fluid pressure than on the high pressure side of the piston. This Druckun ⁇ ter Kunststoff can also be only a few bar, and on the low pressure side may well prevail fluid pressure.
  • Fluid path having a recess on / in the piston, wherein the recess is in particular a groove or facet, which extends in sections in the circumferential direction and / or in sections in the longitudinal direction of the piston.
  • a bottom of the recess may be flat or curved, d. H. the bottom of the recess has z. B. a radius.
  • the fluid path can have a fluid connection from an interior and an exterior of the piston, wherein the fluid connection is in particular a bore, preferably a through-bore, and / or an intersection, preferably an inner and outer recess of the piston.
  • the fluid path outside the piston may have the opening, a circumferential groove, a circumferential facet, a longitudinal groove and / or a longitudinal facet.
  • the fluid path may include at least one bore from an outside of the piston to a piston interior.
  • the fluid path can have an intersection of an outer recess with an inner recess and / or a recess on a longitudinal end portion of the piston.
  • the piston may be formed as a control piston, a pin, a control pin or a leakage pin.
  • the fluid is preferably a diesel or gasoline fuel.
  • FIGS. 1 shows a longitudinal side view of an injector according to the invention for a common-rail injection system of an internal combustion engine, which is shown centrally and centrally cut centrally below; 2 shows a centrally cut, broken away at the top and bottom, detailed longitudinal side view of a control ⁇ assembly of the injector of Figure 1, with a hydraulic direct drive of a nozzle needle. and FIGS. 3 to 5 a first, FIGS. 6 to 8 a second, FIGS. 9 to 11 a third, FIGS. 12 to 14 a fourth, FIGS. 15 to 17 a fifth, FIG 20 to a sixth, and Figs.
  • a seventh embodiment of a piston-fluid line arrangement according to the invention in particular a Steuerbolben ben control bore arrangement according to the invention for an injector.
  • a respective first Fig. The embodiments is a sectional side view and a respective second Fig. A sectional plan view of a control plate of the injector.
  • the respectively Third Fig. The embodiments is a perspective view of a control piston of the injector.
  • Figs. 24 and 25 show two embodiments of an application of the invention to a fluid conduit.
  • the invention is hereinafter with reference to a piezoelectrically driven common rail Dieselinj ector 1 for a Burn ⁇ motor voltage explained in more detail (s. Fig. 1).
  • the invention is not limited to such diesel injectors 1, but can, for. B. also be applied to pump-nozzle injectors or gasoline injectors with a single or multi-part nozzle needle.
  • gasoline injectors typical names can be found in the list of reference numerals.
  • An injectable fluid may be a fuel, it is of course possible by means of an inventive injector 1, another fluid such. Water, an oil or any other process fluid; ie the inventive injector 1 is not limited to the Au ⁇ tomobilindustrie.
  • Fig. 1 shows the injector 1 substantially in one
  • the injector body 500 has a high pressure side fluid connection (not shown) for the injected
  • Injector body 500 formed high-pressure bore 502 is in fluid communication. Through the high-pressure side fluid connection the injector 1 is hydraulically connectable to a high-pressure fluid circuit (not shown).
  • the high-pressure bore 502 supplies the nozzle assembly 10 and thus a nozzle chamber 102 of the injector 1 with fuel under high pressure, z.
  • rail pressure common rail system
  • the nozzle assembly 10 has a nozzle body 100 with at least one spray hole (not shown) in its nozzle 104 and the nozzle chamber 102, wherein the nozzle needle 110 is arranged displaceably in the nozzle chamber 102 and stored in sections.
  • the nozzle needle 110 is pressed via an energy storage 114, preferably a nozzle needle spring 114, in the direction of its nozzle needle seat inside in the nozzle 104 in order to be securely closed even in an electrically non-energized state of the piezoelectric actuator 510.
  • the nozzle needle 110 is either pressed into its nozzle needle seat or moves away from the nozzle needle seat, as a result of which fuel can be injected.
  • the nozzle assembly 10 further accommodates a control assembly 20 located between the nozzle body 100 and the injector assembly 50 for actuating the nozzle needle 110 based on elongation of the piezoactuator 510 in response to its energy or charge, that is, an electrical voltage applied thereto.
  • 2 shows the components of the control module 20 for a direct hydraulic coupling by a longitudinal movement of the piezoelectric actuator 510 and a movement of the nozzle needle 110 caused thereby.
  • the piezoelectric actuator 510 has a base plate 512 with a preferably one-piece actuating extension for this purpose. which is in direct mechanical contact with a transfer pin 214, which is fitted and / or paired with a very small clearance in a pin bore 212 of an intermediate plate 210 of the control assembly 20.
  • a mating clearance of the transmission pin 214 in the pin bore 212 is chosen to be so small, e.g. B. about 1 ym, that even at a high Rail pressure of over 2,500 bar only a small one
  • the pin ⁇ bore 212 connects this case a first control chamber 22, which is also referred to as a piston control chamber 22 and in which a slightly lower fuel pressure prevails than the aktuale rail pressure, with a leakage area 52 of the injector 1, which is preferably an ambient pressure in permanent fluid communication.
  • the leakage chamber 52 is preferably in fluid communication with a leakage connection 504 of the injector 1.
  • the first control chamber 22 communicates through a connecting bore 14 in a section of the control assembly 20 with a second control chamber 12, the so-called needle control chamber 12, preferably in permanent fluid communication.
  • a slightly lower fuel pressure prevails than the rail pressure, the pressures in the
  • Control chambers 12, 22 are substantially equal at least when the injector 1 is closed.
  • a fluid restrictor (not shown) may be provided, which is designed be ⁇ vorzugt in a separate plate 230, the control module 20th
  • a hub (elongation) of the piezoelectric actuator 510 is transmitted to a control piston 300 by means of the over ⁇ tragungspins 214, which is also referred to as Leckagepin 214 which is fitted into a control bore 400 of a control plate 220 of the control module 20 and / or be paired.
  • the transmission pin 212 engages on / in the first control chamber 22 at an upper end face of the control piston 300, wherein the control piston 300 is supported on an inner end face by an energy storage device 224, preferably designed as a spiral spring 224.
  • At the inner end face and an underside of the control piston 300 there is preferably substantially rail pressure, this area preferably is in permanent fluid communication through a communication bore 232 with the nozzle space 102.
  • control piston 300 is designed as a sleeve 300 which is closed on the upper side (side of the first control chamber 22) and in the interior 340 of which the spring element 224 for returning the control piston 300 protrudes. It is of course possible to form the control piston 300 as a solid cylinder, in which case the spring element 224 acts on an underside of the control piston 300, and the spring element 224 z. B. may be stored in a bore in the plate 230. Mixed forms between the illustrated sleeve-shaped control piston 300 and a control piston 300 as a solid cylinder are of course possible.
  • a stroke of the nozzle needle 110 can be controlled or regulated by opening the nozzle needle 110 via a variation of the stroke of the piezoactuator 510.
  • the stroke of the piezo actuator 510 can be changed by a variation of its intrinsic electrical energy.
  • the nozzle needle spring 114 then securely holds the nozzle needle 110 closed / seated in the nozzle 104 of the nozzle body 100.
  • Possible positions of the control piston 300 in the control bore 400 are substantially a concentric, an eccentric and a tilted position.
  • the flow resistances in the control bore 400 change due to a position resulting from the respective position. significant gap geometry.
  • the flow of fluid through the sealing gap 222 at a maximum eccentric position of the control piston 300 is increased by a factor of about 2.5 in comparison to its concentric position.
  • this factor is only about 0.5. Ie. through the sealing gap 222 can flow at a maximum ex ⁇ centric position of the control piston 300, a fivefold amount of fluid per unit time than at a maximum tilted position (in an injector 1). This has a significant effect on the adjusting in the injection pauses pressures in the control chambers 12, 22, in particular the first control chamber 22nd
  • the solution according to the invention for this problem consists of a position of the control piston 300 in the control bore by means of a geometry of the control piston 300 (see Figures 3 to 23) and / or a geometry of the control bore 400 (see Figures 24 and 25) 400 influence. This is preferably done in such a way that primarily a safe eccentric and no concentric and no tilted position of the control piston 300 in the control bore 400 is sought. Secondarily, in this safe eccentric position, a flow of the fluid (here: fuel) through a self-adjusting sealing gap 222 should be comparatively low.
  • the control piston is modified 300 on its outer surface 304 and / or the control bore 400 on its inner surface 404 such that a resultant side force is created on the control piston 300 which zugslage an eccentric advantages of the control piston 300 in the control bore 400 Si ⁇ cher Pope ,
  • a modification is preferably carried out by a fluid path 310, 410 on / in the control ⁇ piston 300 and / or on / in the control bore 400 which opens on the control piston 300 (opening 312, 412).
  • the fluid path 310, 410 can be a groove, z. B.
  • a circumferential groove and / or a longitudinal groove, a facet, z As a peripheral facet and / or a longitudinal facet, a Wegseidung and / or a fluid connection, such as a bore, a through-bore and / or an intersection, etc. or any combination thereof be. All of these terms are intended according to this
  • the primary geometry of the control bore 400 and the control piston 300 is the shape of a (hollow) cylinder or a (hollow) cone.
  • the control piston 300 may be a part or section of another component, for. B. a needle piston 112 of a nozzle needle 110, a valve body or a part or portion thereof, etc. This applies analogously to the control bore 400, which does not necessarily have to be set up in the control plate 220.
  • An opening 312, 412 of the fluid path 310, 410 constituted by one or a plurality of recesses 320, 322; 422, 426, is designed such that the center lines 302, 402 of the control piston 300 and the control bore 400 are substantially parallel to each other.
  • an overpressure at the opening 312, 412 on the control piston 300 ensures a parallel offset of the control piston 300 relative to the control bore 400.
  • a negative pressure at the opening 312, 412 on the control piston 300 for a parallel offset of the control piston 300 opposite the control bore 400 is required.
  • the fluid path 310 in each case starting from the side of the rail pressure of the control piston 300 includes a narrow Au ⁇ .aus Principleung 320, which as a Longitudinal connecting groove 326 is formed in the circumferential surface 304 of the control piston 300.
  • the respective longitudinal connection groove 326 opens into an outer recess 320 which is designed in each case as a circumferential groove 324.
  • Control piston 300 as the circumferential groove 324 of the fourth embodiment.
  • the circumferential groove 324 covers approximately 90 ° and in the second case approximately 30-45 °.
  • the Leksstresssnut 326 may not be as deep, equal deep or deeper worked into the wall of the control piston 300 as the circumferential groove 324 in the adjacent area.
  • the fluid path 310 comprises an outer recess 320, which is formed as a circumferential groove 324.
  • a bottom of the circumferential groove 324 in turn has a radius
  • the bottom of the circumferential groove 324 is in fluid communication with the piston interior 340 via an intersection 334 formed as a fluid connection 330.
  • the intersection 334 is produced by a longitudinal groove 322, which is constituted as an internal recess 322, in the piston interior 340.
  • the fluid connection 330 of the peripheral groove 324 to the side of the rail pressure is produced by the Ver ⁇ cut 324 with the longitudinal groove 322 in the longitudinal direction of the control piston 300 on an inner side of the control piston 300.
  • a boundary of the circumferential groove 324 on the man ⁇ tel specifications 304 forms the opening 312 of the fluid path 310th
  • the fluid path 310 comprises a recess 328 or a recess 328 of a wall of the control piston 300, ie a piston shaft of the control piston 300 is shortened on one side over a specific circular segment.
  • a limitation of Wegappelung 328 on the lateral surface 304 forms the opening 312 of the fluid path 310th
  • control pistons 300 which are not hollow drilled. In such a case, if necessary, a preferably small bore must be introduced into the control piston 300.
  • these features can also be applied to other matching and / or mating games in the injector 1, z. B. be applied to the over- tragungspin 214 in the lingually 212 on the nozzle needle 110 in the nozzle needle sleeve 120, etc., which (zuströmend equal abströmend) affect the ⁇ special leakage balance and thus also a resultant pressure in the control chamber 12, 22 ,
  • the invention is generally applicable to hydraulic coupling elements 300, ie the
  • Control piston 300 is designed as a hydraulic coupling element 300.
  • the fluid path 410 of the control bore 400 comprises an inner recess 422, which is formed as a narrow longitudinal groove 426 and is open to the side of the first control chamber 22.
  • a limitation of the longitudinal groove 426 on the inner surface 404 essentially forms the opening 412 of the fluid path 410 of the control bore 400 on the control piston 300.
  • Inner recess 422 is arranged in such a way, in particular running in the longitudinal direction of the control bore 400, that an asymmetrical pressure distribution of the fluid on
  • Control piston 300 results, wherein the control piston 300 is sucked in the direction of the opening 412 of the fluid path 410 or pressed by a side opposite thereto from the fluid pressure in the sealing gap 222.
  • Such hydraulically reversed embodiments of the invention are generally applicable.
  • the pressure conditions on the control piston 300 in the radial direction of the control piston 300 at least qualitatively reverse. Ie. a pressure and a suction side on the control piston 300 change positions.
  • this means that the fluid path 310 of the control piston 300 is open to the low pressure side and opens in the sealing gap 222 on the control piston.
  • a fluid connection to the piston interior 340 is to be avoided.
  • piston, spool, hydraulic coupling element 302 center line of the piston 300 304 lateral surface, jacket surface, shell side of the piston 300

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Fluidleitung-Anordnung (300/400), insbesondere eine Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung (300/400) für einen Injektor, insbesondere einen Kraftstoffinjektor für ein Direkteinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei ein in eine Fluidleitung (400) eingepasster oder eingepaarter Kolben (300) der Kolben-Fluidleitung-Anordnung (300/ 400) mittels eines durch die Fluidleitung (400) hindurchtretenden Fluids hydraulisch seitwärts positionierbar ist, und eine Geometrie des Kolbens (300) und/oder eine Geometrie der Fluidleitung (400) derart ausgestaltet ist, dass der Kolben (300) vom Fluid in der Fluidleitung (400) exzentrisch positionierbar ist und positioniert wird. Ferner betrifft die Erfindung einen Injektor, insbesondere einen Kraftstoffinjektor für ein Direkteinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, wobei der Injektor eine erfindungsgemäße Kolben-Fluidleitung-Anordnung (300/400), insbesondere eine erfindungsgemäße SteuerkoIben-Steuerbohrung-Anordnung (300/400) aufweist.

Description

Beschreibung
Kolben-Fluidleitung-Anordnung, insbesondere Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Kolben-Fluidleitung-Anordnung, insbesondere eine Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung für einen Injektor, insbesondere einen Kraftstoffinj ektor für ein Direkteinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung einen Injektor, insbesondere einen Kraftstoffinj ektor für ein Direkteinspritzsystem eines Verbrennungsmotors.
Strenger werdende, gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren für
Kraftfahrzeuge machen es erforderlich, mittels KraftstoffInjektoren eine verbesserte Gemischaufbereitung in den Zylindern der Verbrennungsmotoren zu erzielen. Bei derzeitigen Injektoren erfolgt eine Steuerung einer Einspritzung von Kraftstoff mittels einer Düsennadel, die im Injektor verschieblich gelagert ist und einen Öffnungsquerschnitt oder ein bzw. eine Mehrzahl von
Spritzlöchern einer Düsenbaugruppe des Injektors in Abhängigkeit ihres Hubs freigibt und wieder verschließt. Eine Ansteuerung der Düsennadel erfolgt beispielsweise mittels eines piezoelekt¬ rischen Aktors, welcher die Düsennadel hydraulisch oder me- chanisch betätigt.
Um die Schadstoffemissionen des Verbrennungsmotors zu senken und dessen Verbrauch dabei so gering wie möglich zu halten, ist es wünschenswert, eine möglichst optimale Verbrennung innerhalb der Zylinder des Verbrennungsmotors zu erzielen. Für eine gute
Prozessführung bzw. eine Steuerung/Regelung einer Verbrennung in den Zylindern ist es notwendig, den einzuspritzenden Kraftstoff volumetrisch und zeitlich möglichst exakt dosieren zu können, um zu einem jedem Zeitpunkt eine möglichst optimale Verbrennung und/oder eine möglichst vollständige Regenerierung eines
Partikelfilters des Kraftfahrzeugs zu erreichen, da Drehmo¬ mentanforderungen des Verbrennungsmotors in Einspritzmengen umgerechnet werden, welche wiederum mit einer Einspritzdauer in Abhängigkeit eines Einspritzdrucks, eines Hubs der Düsennadel und einer Geometrie des Injektors korrelieren.
Eine Abweichung einer Ist-Einspritzmenge - ein sogenannter Shot - von einer Soll-Einspritzmenge des Injektors hat immer eine negative Auswirkung auf eine Verbrennung, also die dadurch entstehenden Schadstoffemissionen, und meist auch einen Verbrauch des Verbrennungsmotors. Insbesondere für direkt ein¬ spritzende Injektoren gelten hohe Anforderungen an eine Ge- nauigkeit der Einspritzmengen und eine Stabilität eines
Stahlbilds unter allen Betriebsbedingungen und über eine gesamte Lebensdauer des Injektors hinweg. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf kleine Einspritzmengen bei einem Mehr- fach-Einspritz-Modus mit den dort verbundenen kurzen Ein- spritzabständen und/oder in einem Teilhubmodus einer Düsennadel .
Um bei einem modernen Injektor möglichst geringe
Shot/Shot-Streuungen zu gewährleisten ist es erforderlich, einen
Fluiddruck in einem Steuerraum des Injektors während einer Einspritzpause in Abhängigkeit eines Raildrucks möglichst exakt einzuhalten. Dieser Druck stellt sich in Abhängigkeit von Strömungswiderständen in den einzelnen Leckagepfaden (zuströmend und abströmend) des Injektors ein. Da ein Strö¬ mungswiderstand eines Steuerkolbens (Kolben) des Injektors, welcher in einer Steuerbohrung (Fluidleitung) mit einer definierten Passung eingepaart ist, von einer Positionierung des Kolbens (zentrisch, exzentrisch, gekippt) in der Steuerbohrung abhängig ist, ergibt sich ein Einfluss auf einen sich einstellenden Steuerraumdruck und somit auf eine Einspritzmenge. Stochastische Schwankungen dieses Drucks bedingt durch wech¬ selnde Positionierungen des Steuerkolbens in der Steuerbohrung führen zu erhöhten stochastischen Schwankungen der Ein- spritzmengen, d. h. zu erhöhten Shot/Shot-Streuungen . Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Fluiddruck in einem Fluidraum mittels eines Kolbens in einer Fluidleitung reproduzierbar einzustellen, wobei eine Position des Kolbens in der Fluidleitung reproduzierbar eingerichtet werden soll. Insbe- sondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Fluiddruck in einem Steuerraum eines Injektors, insbesondere eines Kraft¬ stoffinj ektors , während einer Einspritzpause in Abhängigkeit eines Raildrucks möglichst exakt einzustellen bzw. einzuhalten. So sollen z. B. Shot/Shot-Streuungen, insbesondere für einen hydraulisch direkt angetriebenen Injektor, verbessert werden. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen entsprechend verbesserten Injektor anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Kolben-Fluidlei¬ tung-Anordnung, insbesondere einer Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung für einen Injektor, insbesondere einen Kraftstoffinj ektor für ein Direkteinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 1; und mittels eines Injektors, insbe- sondere eines Kraftstoffinj ektors für ein Direkteinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Kolben-Fluidleitung-Anordnung umfasst einen in eine Fluidleitung eingepassten und/oder eingepaarten Kolben, welcher durch ein durch die Fluidleitung hindurchtretendes Fluid hydraulisch seitwärts positionierbar ist, wobei gemäß der Erfindung eine Geometrie des Kolbens und/oder eine Geometrie der Fluidleitung derart ausgestaltet ist bzw. sind, dass der Kolben vom Fluid in der Fluidleitung exzentrisch positionierbar ist und/oder positioniert wird. Die Geometrie des Kolbens ist bevorzugt eine sekundäre Geometrie, wobei eine primäre Geometrie des Kolbens bevorzugt zylinderförmig ist. Ebenso ist die Geometrie der Fluidleitung bevorzugt eine se¬ kundäre Geometrie, wobei eine primäre Geometrie der Fluidleitung ebenfalls bevorzugt zylinderförmig ist. - Der erfindungsgemäße Injektor weist eine erfindungsgemäße Kolben-Fluidleitung- Anordnung, insbesondere eine erfindungsgemäße Steuerkol¬ ben-Steuerbohrung-Anordnung auf. In Ausführungsformen der Erfindung ist bzw. sind die bevorzugt sekundäre Geometrie des Kolbens und/oder die bevorzugt sekundäre Geometrie der Fluidleitung derart ausgestaltet, dass eine Mittellinie des Kolbens vom Fluid im Wesentlichen parallel gegenüber einer Mittellinie der Fluidleitung positionierbar ist und/oder positioniert wird. Ferner kann bzw. können die Geometrie/n derart gewählt sein, dass ein Durchfluss des Fluids zwischen dem Kolben und der Fluidleitung (Dichtspalt) größer ist als ein Durchfluss bei einer konzentrischen Lage des Kolbens in der Fluidleitung. In diesem Fall ist es möglich, den Durchfluss des Fluids zwischen dem Kolben und der Fluidleitung als einen im Wesentlichen maximalen Durchfluss einzustellen. Hierbei nimmt der Kolben eine im Wesentlichen stark exzentrische Position gegenüber der Fluidleitung ein. Eine solche Ausführungsform kann bei manchen Anwendungen von Vorteil sein, wobei ein maximaler Kleinstdurchfluss bei einer gegebenen Passung oder Paarung vom Kolben und der Fluidleitung eingestellt wird.
In Ausführungsformen der Erfindung ist bzw. sind die bevorzugt sekundäre Geometrie des Kolbens und/oder die bevorzugt sekundäre Geometrie der Fluidleitung derart ausgestaltet, dass in einem Dichtspalt zwischen einer Mantelfläche des Kolbens und einer Innenfläche der Fluidleitung eine asymmetrische Druckverteilung des Fluids einstellbar ist und/oder eingestellt wird. Ferner kann bzw. können die Geometrie/n derart gewählt sein, dass in der Mantelfläche des Kolbens und/oder der Innenfläche der Fluid¬ leitung ein Fluidpfad vorgesehen ist, mittels welchem die asymmetrische Druckverteilung des Fluids im Dichtspalt ein¬ stellbar ist und/oder eingestellt wird.
Darüber hinaus kann bzw. können die Geometrie/n derart gewählt sein, dass in der Mantelfläche des Kolbens und/oder der In¬ nenfläche der Fluidleitung der Fluidpfad derart vorgesehen ist, dass mittels des Fluids eine Seitenkraft auf den Kolben ausübbar ist und/oder ausgeübt wird. - Die asymmetrische Druckverteilung des Fluids im Dichtspalt hat die Seitenkraft des Fluids auf den Kolben zur Folge, wobei die Seitenkraft derart am Kolben an¬ greifen soll, d. h. die asymmetrische Druckverteilung am Kolben derart eingerichtet werden soll, dass die Mittellinie des Kolbens gegenüber der Mittellinie der Fluidleitung parallel eingerichtet und parallel verschoben ist. Der Fluidpfad kann gemäß der Erfindung derart ausgebildet sein, dass der Kolben über betreffende Betriebszustände hinweg in einer exzentrischen Position dauerhaft sicher positioniert ist und dabei der Durchfluss des Fluids durch den Dichtspalt hindurch vergleichsweise klein ist. Gewünscht ist bei gegebener
Druckdifferenz am Kolben primär ein möglichst konstanter und sekundär ein möglichst geringer Durchfluss von Fluid durch den Dichtspalt. Eine größere Exzentrizität des Kolbens bedeutet auch einen größeren Durchfluss von Fluid durch den Dichtspalt, daher ist es bevorzugt, eine sichere exzentrische Position anzu- streben, bei welcher der Durchfluss des Fluids durch den entstandenen Dichtspalt vergleichsweise klein ist. D. h. es wird eine vergleichsweise geringe, aber über die Zeit hinweg geo¬ metrisch konstante exzentrische Position des Kolbens in der Fluidleitung angestrebt.
Gemäß der Erfindung kann der Fluidpfad am/im Kolben und/oder an/in der Fluidleitung vorgesehen sein. Nachfolgende Erläuterungen beziehen sich hauptsächlich auf den Kolben und sind dort, wo es sinnvoll erscheint, auch auf die Fluidleitung übertragbar. - So kann der Fluidpfad am/im Kolben derart eingerichtet sein, dass er mit einer Hochdruckseite oder einer Niederdruckseite des Kolbens in Fluidkommunikation bringbar ist. Hierbei drückt das Fluid im Fluidpfad den Kolben von einer Öffnung des Fluidpfads am/im Kolben weg, bzw. das Fluid im Dichtspalt drückt den Kolben auf eine Öffnung des Fluidpfads am/im Kolben zu. - Unter der Niederdruckseite soll ein Stirnbereich des Kolbens verstanden sein, in welchem ein geringerer Fluiddruck als an der Hochdruckseite des Kolbens herrscht. Dieser Druckun¬ terschied kann auch nur wenige bar betragen, wobei auf der Niederdruckseite durchaus ein Fluidhochdruck herrschen kann.
D. h. für den ersten Fall, also der Fluidverbindung des
Fluidpfads mit der Hochdruckseite des Kolbens, dass das Fluid im Fluidpfad den Kolben von der Öffnung des Fluidpfads weg in Richtung eines diesen radial gegenüberliegenden Bereichs der Innenfläche der Fluidleitung drückt. Und für den zweiten Fall, also der Fluidverbindung des Fluidpfads mit der Niederdruckseite des Kolbens, dass das Fluid im Dichtspalt den Kolben in Richtung der Öffnung des Fluidpfads an einen der Öffnung direkt gegenüberliegenden Bereich der Innenfläche der Fluidleitung drückt .
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann der
Fluidpfad eine Ausnehmung am/im Kolben aufweisen, wobei die Ausnehmung insbesondere eine Nut oder Facette ist, welche abschnittweise in Umfangsrichtung und/oder abschnittweise in Längsrichtung des Kolbens verläuft. Ein Boden der Ausnehmung kann eben oder gebogen sein, d. h. der Boden der Ausnehmung weist z . B. einen Radius auf. Solche Ausführungsformen sind vergleichsweise einfach auf die Fluidleitung übertagbar. - Ferner kann der Fluidpfad eine Fluidverbindung von einem Inneren und einem Äußeren des Kolbens aufweisen, wobei die Fluidverbindung insbesondere eine Bohrung, bevorzugt eine Durchgangsbohrung, und/oder eine Verschneidung, bevorzugt einer inneren und äußeren Ausnehmung des Kolbens, ist.
In Ausführungsformen der Erfindung kann der Fluidpfad außen am Kolben die Öffnung, eine Umfangsnut, eine Umfangsfacette, eine Längsnut und/oder eine Längsfacette aufweisen. Ferner kann der Fluidpfad wenigstens eine Bohrung von einer Außenseite des Kolbens zu einem Kolbeninnenraum umfassen. Darüber hinaus kann der Fluidpfad eine Verschneidung einer Außenausnehmung mit einer Innenausnehmung und/oder eine Wegnehmung an einem Längsendabschnitt des Kolbens aufweisen. - Gemäß der Erfindung kann der Kolben als ein Steuerkolben, ein Pin, ein Steuerpin oder ein Leckagepin ausgebildet sein. Bei Einsatz eines Kraftstoffs ist das Fluid bevorzugt ein Diesel- oder Benzinkraftstoff.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Fluiddruck in einem Fluidraum mittels einer reproduzierbaren Kolbenposition in einer Fluidleitung einzustellen. Hierbei wird eine Position des Kolbens in der Fluidleitung mittels einer Geometrie des Kolbens und/oder der Fluidleitung eingestellt. Die Erfindung ist dabei gut auf Injektoren, insbesondere Kraftstoffinj ektoren, anwendbar, wobei während einer Einspritzpause ein Fluiddruck in einem Steuerraum des Injektors gut einstellbar ist bzw. eingehalten werden kann. D. h. es verbessern sich die
Shot/Shot-Streuungen des Injektors. Ferner wird eine Streuung in einer Serienfertigung bezogen auf eine Injektorfunktion verkleinert, und ein Anteil derjenigen Injektoren, welche ge- forderte Toleranzen in ihren Einspritzmengen nicht einhalten, kann reduziert werden. Somit kann auch ein Aufwand an notwendiger Nacharbeit verringert werden. Dies wirkt sich einzeln und in Summe in einer Verringerung der Herstellkosten aus. Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Elemente oder Bauteile, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in verschiedenen Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Be- zugszeichen gekennzeichnet.
In den schematischen Fig. der Zeichnung zeigen die Fig. 1 eine Längsseitenansicht eines erfindungsgemäßen Injektors für ein Common-Rail-Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors, welche mittig und unten zentral geschnitten dargestellt ist; die Fig. 2 eine zentral geschnittene, oben und unten weggebrochen dargestellte, detaillierte Längsseitenansicht einer Steuer¬ baugruppe des Injektors aus Fig. 1, mit einem hydraulischen Direktantrieb einer Düsennadel; und die Fig. 3 bis 5 eine erste, die Fig. 6 bis 8 eine zweite, die Fig. 9 bis 11 eine dritte, die Fig. 12 bis 14 eine vierte, die Fig. 15 bis 17 eine fünfte, die Fig. 18 bis 20 eine sechste, und die Fig. 21 bis 23 eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolben-Fluidleitung- Anordnung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Steuerkol- ben-Steuerbohrung-Anordnung für einen Injektor. Eine jeweils erste Fig. der Ausführungsformen ist dabei eine geschnittene Seitenansicht und eine jeweils zweite Fig. eine geschnittene Draufsicht auf eine Steuerplatte des Injektors. Die jeweils dritte Fig. der Ausführungsformen ist dabei eine Perspektivansicht eines Steuerkolbens des Injektors. Ferner zeigen die Fig. 24 und 25 zwei Ausführungsformen einer Anwendung der Erfindung auf eine Fluidleitung .
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines piezoelektrisch betriebenen Common-Rail-Dieselinj ektors 1 für einen Verbren¬ nungsmotor näher erläutert (s. Fig. 1) . Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Dieselinjektoren 1 beschränkt, sondern kann z. B. auch auf Pumpe-Düse-Injektoren oder Benzininjektoren mit einer ein- oder mehrteiligen Düsennadel angewendet werden. Für Benzininjektoren typische Bezeichnungen können der Bezugszeichenliste entnommen werden. Ein einspritzbares Fluid kann ein Kraftstoff sein, es ist natürlich möglich, mittels eines er- findungsgemäßen Injektors 1 ein anderes Fluid, wie z. B. Wasser, ein Öl oder ein beliebiges anderes Prozessfluid einzuspritzen; d. h. der erfindungsgemäße Injektor 1 ist nicht auf die Au¬ tomobilindustrie beschränkt. Die Fig. 1 zeigt den Injektor 1 im Wesentlichen in einem
Schnittbild, wobei der Injektor 1 eine Düsenbaugruppe 10 und eine Injektorbaugruppe 50 umfasst. Die Düsenbaugruppe 10 und die Injektorbaugruppe 50 sind mittels einer Düsenspannmutter 60 fluiddicht aneinander festgelegt. Die Injektorbaugruppe 50 weist einen Injektorkörper 500 auf, in welchem ein Aktor 510 vorgesehen ist, der bevorzugt als Piezoaktor 510 ausgebildet ist. Es ist jedoch auch ein elektromagnetischer Aktor anwendbar. In vorliegendem Beispiel treibt der Piezoaktor 510 eine einteilige, bevorzugt integrale, Düsennadel 110 hydraulisch direkt an (s. auch Fig. 2) . Die Düsennadel 110 kann auch zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein und/oder nach außen öffnend im Injektor 1 eingerichtet sein.
Der Injektorkörper 500 weist einen hochdruckseitigen Fluid- anschluss (nicht dargestellt) für den einzuspritzenden
Kraftstoff auf, wobei der Fluidanschluss mit einer im
Injektorkörper 500 ausgebildeten Hochdruckbohrung 502 in Fluid- kommunikation steht. Durch den hochdruckseitigen Fluidanschluss ist der Injektor 1 mit einem Hochdruckfluidkreis (nicht dar¬ gestellt) hydraulisch verbindbar. Die Hochdruckbohrung 502 versorgt die Düsenbaugruppe 10 und somit einen Düsenraum 102 des Injektors 1 mit Kraftstoff unter Hochdruck, z. B. einem so- genannten Raildruck (Common-Rail-System) . Im Düsenraum 102 herrscht während eines Betriebs des Injektors 1 im Wesentlichen immer ein aktualer Hoch- bzw. Höchstdruck.
Die Düsenbaugruppe 10 weist einen Düsenkörper 100 mit wenigstens einem Spritzloch (nicht dargestellt) in seiner Düse 104 und den Düsenraum 102 auf, wobei die Düsennadel 110 im Düsenraum 102 verschieblich angeordnet und abschnittsweise gelagert ist. Die Düsennadel 110 wird über einen Energiespeicher 114, bevorzugt eine Düsennadelfeder 114, in Richtung ihres Düsennadelsitzes innen in der Düse 104 gedrückt, um auch in einem elektrisch nicht bestromten Zustand des Piezoaktors 510 sicher geschlossen zu sein. Je nach einer Ansteuerung des Piezoaktors 510 wird die Düsennadel 110 entweder in ihren Düsennadelsitz gedrückt oder bewegt sich vom Düsennadelsitz weg, wodurch Kraftstoff ein- spritzbar ist.
Die Düsenbaugruppe 10 beherbergt ferner eine zwischen dem Düsenkörper 100 und der Injektorbaugruppe 50 befindliche Steuerbaugruppe 20 zum Ansteuern der Düsennadel 110 ausgehend von einer Längung des Piezoaktors 510 in Abhängigkeit von dessen Energie bzw. Ladung, also einer daran angelegten elektrischen Spannung. - Die Fig. 2 zeigt die Komponenten der Steuerbaugruppe 20 für eine direkte hydraulische Kopplung durch eine Län- gungsbewegung des Piezoaktors 510 und einer dadurch hervor- gerufenen Bewegung der Düsennadel 110. Der Piezoaktor 510 weist hierfür eine Bodenplatte 512 mit einem bevorzugt einstückigen Betätigungsfortsatz auf, der in einem direkten mechanischen Kontakt mit einem Übertragungspin 214 steht, der mit einem sehr kleinen Spiel in eine Pinbohrung 212 einer Zwischenplatte 210 der Steuerbaugruppe 20 eingepasst und/oder eingepaart ist.
Ein Paarungsspiel des Übertragungspins 214 in der Pinbohrung 212 ist derart klein gewählt, z. B. ca. 1 ym, dass auch bei einem hohen Raildruck von bis über 2.500 bar lediglich eine kleine
Kraftstoffleckage am Übertragungspin 214 auftritt. Die Pin¬ bohrung 212 verbindet dabei einen ersten Steuerraum 22, der auch als Kolbensteuerraum 22 bezeichnet wird und in dem ein etwas geringerer Kraftstoffdruck als der aktuale Raildruck herrscht, mit einem Leckageraum 52 des Injektors 1, der bevorzugt mit einem Umgebungsdruck in permanenter Fluidkommunikation steht. Der Leckageraum 52 steht bevorzugt in Fluidkommunikation mit einem Leckageanschuss 504 des Injektors 1. Am Übertragungspin 212 herrscht eine vergleichsweise sehr große Druckdifferenz die z. B. bei angenommenen 2.500 bar Höchstdruck und einem geschlossenen Injektor 1 durchaus einen Wert von 2.450 bar überschreiten kann. Der erste Steuerraum 22 steht durch eine Verbindungsbohrung 14 in einem Abschnitt der Steuerbaugruppe 20 mit einem zweiten Steuerraum 12, dem sogenannten Nadelsteuerraum 12, bevorzugt in permanenter Fluidkommunikation. Im zweiten Steuerraum 12 herrscht ebenso wie im ersten Steuerraum 22 ein etwas geringerer Kraftstoffdruck als der Raildruck, wobei die Drücke in den
Steuerräumen 12, 22 zumindest bei geschlossenem Injektor 1 im Wesentlichen gleich sind. In der Verbindungsbohrung 14 kann eine Fluiddrossel (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche be¬ vorzugt in einer separaten Platte 230 der Steuerbaugruppe 20 ausgebildet ist.
Ein Hub (Längung) des Piezoaktors 510 wird mittels des Über¬ tragungspins 214, der auch als Leckagepin 214 bezeichnet wird, auf einen Steuerkolben 300 übertragen, der in eine Steuerbohrung 400 einer Steuerplatte 220 der Steuerbaugruppe 20 eingepasst und/oder eingepaart ist. Der Übertragungspin 212 greift am/im ersten Steuerraum 22 an einer oberen Stirnfläche des Steuerkolbens 300 an, wobei der Steuerkolben 300 an einer inneren Stirnfläche durch einen bevorzugt als eine Spiralfeder 224 ausgebildeten Energiespeicher 224 abgestützt ist. An der inneren Stirnfläche und einer Unterseite des Steuerkolbens 300 herrscht bevorzugt im Wesentlichen Raildruck, wobei dieser Bereich bevorzugt in einer permanenten Fluidkommunikation durch eine Verbindungsbohrung 232 hindurch mit dem Düsenraum 102 steht.
In den vorliegenden Beispielen ist der Steuerkolben 300 als eine an der Oberseite (Seite des ersten Steuerraums 22) geschlossene Hülse 300 ausgebildet, in dessen Innenraum 340 das Federelement 224 zum Zurückstellen des Steuerkolbens 300 hineinragt. Es ist natürlich möglich, den Steuerkolben 300 als einen Vollzylinder auszubilden, wobei dann das Federelement 224 an einer Unterseite des Steuerkolbens 300 angreift, und das Federelement 224 z. B. in einer Bohrung in der Platte 230 gelagert sein kann. Auch Mischformen zwischen dem dargestellten hülsenförmigen Steuerkolben 300 und einem Steuerkolben 300 als Vollzylinder sind natürlich möglich.
Der zweite Steuerraum 12 ist von einer Stirnfläche eines oberen Längsendabschnitts 112 der Düsennadel 110, dem sogenannten Nadelkolben 112, einer Wand einer Nadelbohrung 122 in einer oberen Führung 120 der Düsennadel 110, bevorzugt einer Dü- sennadelhülse 120, und einer unteren Stirnfläche der Platte 230 gebildet. Der Nadelkolben 112 der Düsennadel 110 ist dabei einer Düsennadelspitze der Düsennadel 110 bzw. der Düse 104 des Düsenkörpers 100 abgewandt. - Diese kurz dargelegte Ausfüh¬ rungsform des Injektors 1 ist nicht restriktiv zu verstehen. Die Erfindung ist natürlich auf eine Vielzahl anderer Ausführungsformen von Injektoren anwendbar.
Durch eine Bewegung des Steuerkolbens 300 aufgrund eines Hubs des Piezoaktors 510 (mittels des Übertragungspins 214) wird im ersten Steuerraum 22 ein Druckabfall erzeugt, welcher über die Verbindungsbohrung 14 und ggf. zeitverzögert durch die optionale Fluiddrossel in der Platte 230 auf die obere Stirnfläche der Düsennadel 110 im zweiten Steuerraum 12 übertragen wird. Wenn dieser Druckabfall einen bestimmten Wert überschreitet, öffnet die Düsennadel 110 und es erfolgt eine Einspritzung von
Kraftstoff (Shot) . Ein Hub der Düsennadel 110 kann ab einem Öffnen der Düsennadel 110 über eine Variation des Hubs des Piezoaktors 510 gesteuert oder geregelt werden. Der Hub des Piezoaktors 510 kann dabei durch eine Variation von dessen intrinsischer elektrischer Energie verändert werden.
Beim Entladen des Piezoaktors 510 verkürzt sich dieser. Durch den auf die innere Stirnfläche (Unterseite) des Steuerkolbens 300 wirkenden Raildruck aus dem Düsenraum 102 zusammen mit der ebenfalls in diese Richtung wirkenden Kraft des Federelements 224, wird der Steuerkolben 300 in seine Ausgangsposition zurück geschoben, welche von einer Position des Übertragungspins 214 determiniert ist. Dadurch wird die Düsennadel 110 korrespon¬ dierend zur Bewegung des Piezoaktors 510 wieder in ihre
Schließposition bewegt und ein Einspritzen von Kraftstoff beendet. Die Düsennadelfeder 114 hält dann die Düsennadel 110 sicher geschlossen an/auf ihrem Sitz in der Düse 104 des Dü- senkörpers 100.
Ziel der Erfindung ist es, möglichst geringe Shot/Shot-Streu- ungen der Einspritzungen zu gewährleisten. Hierbei ist es notwendig, den Fluiddruck im Steuerraum 12, 22 während einer Einspritzpause in Abhängigkeit des Raildrucks möglichst exakt einzustellen und reproduzierbar zu gestalten. Dieses reproduzierbare Verhalten kann dann bei der Ansteuerung des Piezoaktors 510 berücksichtigt werden. Einen Einfluss auf einen sich einstellenden Fluiddruck im Steuerraum 12, 22 besitzen in einem hohen Maße der Steuerkolben 300 (allgemein auch: Kolben 300) und die Steuerbohrung 400 (allgemein auch: Fluidleitung 400). Hierbei ist neben einer festgelegten toleranzbehafteten Größe eines Dichtspalts 222 zwischen dem Steuerkolben 300 und der Steuerbohrung 400, eine Position des Steuerkolbens 300 in der Steuerbohrung 400 von Bedeutung, denn wechselnde Positionen des Steuerkolbens 300 in der Steuerbohrung 400 führen zu erhöhten Shot/Shot-Streuungen .
Mögliche Positionen des Steuerkolbens 300 in der Steuerbohrung 400 sind im Wesentlichen eine konzentrische, eine exzentrische und eine gekippte Lage. Durch diese unterschiedlichen Positionen des Steuerkolbens 300 ändern sich die Strömungswiderstände in der Steuerbohrung 400 durch eine aus der jeweiligen Lage resul- tierenden Spaltgeometrie signifikant. Der Durchfluss von Fluid durch den Dichtspalt 222 bei einer maximal exzentrischen Lage des Steuerkolbens 300 ist in einem Vergleich zu seiner konzentrischen Lage um den Faktor von ca. 2,5 vergrößert. Bei einer maximal gekippten Lage des Steuerkolbens 300 beträgt dieser Faktor nur ca. 0,5. D. h. durch den Dichtspalt 222 kann bei maximal ex¬ zentrischer Lage des Steuerkolbens 300 eine fünffache Menge an Fluid pro Zeiteinheit strömen als bei einer maximal gekippten Lage (bei einem Injektor 1) . Dies hat signifikante Auswirkungen auf die sich in den Einspritzpausen einstellenden Drücke in den Steuerräumen 12, 22, insbesondere dem ersten Steuerraum 22.
Die erfindungsgemäße Lösung für dieses Problem besteht darin, mittels einer Geometrie des Steuerkolbens 300 (vgl. Fig. 3 bis 23) und/oder einer Geometrie der Steuerbohrung 400 (vgl. Fig. 24 und 25) auf eine Lage des Steuerkolbens 300 in der Steuerbohrung 400 Einfluss zu nehmen. Dies erfolgt bevorzugt derart, dass in erster Linie eine sichere exzentrische und keine konzentrische und keine gekippte Lage des Steuerkolbens 300 in der Steuer- bohrung 400 angestrebt wird. In zweiter Linie soll bei dieser sicheren exzentrischen Lage ein Durchfluss des Fluids (hier: Kraftstoff) durch einen sich einstellenden Dichtspalt 222 vergleichsweise gering sein. - Die entsprechende Geometrie bzw. die entsprechenden Geometrien sind dabei derart gewählt, dass eine Mittellinie 302 des Steuerkolbens 300 parallel zu einer Mittellinie 402 der Steuerbohrung 400 eingerichtet wird, wobei die beiden Mittellinien 302, 402 nicht miteinander fluchten, sondern zueinander beabstandet, insbesondere nicht maximal zueinander beabstandet, sind.
Gemäß der Erfindung ist der Steuerkolben 300 an seiner Mantelfläche 304 und/oder die Steuerbohrung 400 an ihrer Innenfläche 404 derart modifiziert, dass eine resultierende Seitenkraft auf den Steuerkolben 300 entsteht, welche eine exzentrische Vor- zugslage des Steuerkolbens 300 in der Steuerbohrung 400 si¬ cherstellt. Hierdurch ergeben sich stochastische Schwankungen der Einspritzmengen auch bei hohen Raildrücken auf einem vergleichsweise geringen Niveau. Eine solche Modifikation erfolgt bevorzugt durch einen Fluidpfad 310, 410 am/im Steu¬ erkolben 300 und/oder an/in der Steuerbohrung 400 der sich am Steuerkolben 300 öffnet (Öffnung 312, 412) . Der Fluidpfad 310, 410 kann dabei eine Nut, z. B. eine Umfangsnut und/oder eine Längsnut, eine Facette, z. B. eine Umfangsfacette und/oder eine Längsfacette, eine Wegnehmung und/oder eine Fluidverbindung, wie eine Bohrung, eine Durchgangsbohrung und/oder eine Verschneidung, etc. oder eine beliebige Kombi- nation davon sein. Alle diese Begriffe sollen gemäß dieser
Spezifikation unter dem Begriff Ausnehmung, im Sinne von Abweichen von einer primären Geometrie des Steuerkolbens 300 bzw. der Steuerbohrung 400 subsummiert sein. Die primäre Geometrie der Steuerbohrung 400 bzw. des Steuerkolbens 300 ist die Form eines (Hohl- ) Zylinders oder die eines (Hohl- ) Kegels . Der Steuerkolben 300 kann dabei ein Teil oder Abschnitt eines anderen Bauteils sein, z. B. ein Nadelkolben 112 einer Düsennadel 110, ein Ventilkörper oder ein Teil bzw. Abschnitt davon etc. Dies gilt analog für die Steuerbohrung 400, die nicht unbedingt in der Steuerplatte 220 eingerichtet sein muss.
Eine Öffnung 312, 412 des Fluidpfads 310, 410, konstituiert aus einer oder einer Mehrzahl von Ausnehmungen 320, 322; 422, 426, ist dabei derart gestaltet, dass sich die Mittellinien 302, 402 des Steuerkolbens 300 und der Steuerbohrung 400 im Wesentlichen parallel zueinander beabstanden. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, dass die durch das durch die Öffnung 312, 412 hindurchtretende Fluid erzeugte Seitenkraft (resultierend aus der asymmetrischen Druckverteilung aufgrund der Öffnung 312, 412) am Steuerkolben 300 im Wesentlichen längsmittig am
Steuerkolben 300 angreift, sodass im Wesentlichen kein Kippmoment am Steuerkolben 300 entsteht. Das kann zur Folge haben, dass die Öffnung 312, 412 selbst nicht mittig am Steuerkolben 300 vorgesehen ist (vgl. Fig. 5), da sich die Druckverhältnisse im Dichtspalt 222 von der Hoch- zur Niederdruckseite ändern, wobei der Dichtspalt 222 als eine Fluiddrossel wirkt. Gemäß der Erfindung kann der Fluidpfad 310, 410 des Steuerkolbens 300 und/oder der Steuerbohrung 400 mit der Hochdruckseite (Fig. 3 bis 24) oder mit der Niederdruckseite (Fig. 25) in Fluid- kommunikation stehen. Die Fluidkommunikation des Fluidpfads 310, 410 mit der Niederdruckseite ist eine hydraulische Umkehrung der Fluidkommunikation des Fluidpfads 310, 410 mit der Hochdruckseite. - Im ersten Fall sorgt ein Überdruck an der Öffnung 312, 412 am Steuerkolben 300 für einen Parallelversatz des Steuerkolbens 300 gegenüber der Steuerbohrung 400. Und im zweiten Fall sorgt ein Unterdruck an der Öffnung 312, 412 am Steuerkolben 300 für einen Parallelversatz des Steuerkolbens 300 gegenüber der Steuerbohrung 400.
Im Folgenden ist zunächst mit Bezug auf die Fig. 3 bis 23 eine allgemeine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In einem Anschluss daran sind die - natürlich nicht abschließenden - sieben Ausführungsformen der Erfindung kurz erläutert, welche den Steuerkolben 300 bzw. einen Kolben 300 betreffen. Diese Erläuterungen sind jedoch analog auf die Steuerbohrung 400 bzw. eine Fluidleitung 400 übertragbar, je nachdem, ob dies sinnvoll erscheint. Siehe hierzu die Fig. 24 und 25, die zwei Ausfüh¬ rungsformen der Erfindung zeigen, bei welchen die erfindungsgemäße Idee auf die Steuerbohrung 400 bzw. die Fluidleitung 400 angewendet ist. Insbesondere sieht man in der Fig. 25 einen Fluidpfad 410 in Fluidverbindung mit der Niederdruckseite
(erster Steuerraum 22) . Dies soll verdeutlichen, dass jegliche Fluidpfade 310 des Steuerkolbens 300 auch mit der Nieder¬ druckseite hydraulisch verbunden sein können (vgl. oben). Ein wesentliches Gestaltungsmerkmal ist, dass auf/in der
Mantelfläche 304 des Steuerkolbens 300 einseitig eine oder eine Mehrzahl von Ausnehmungen 320 - Fluidpfad 310 bzw. ein Abschnitt davon - in ggf. verschiedenen Geometrien eingebracht sind. Diese Ausnehmungen 320 führen zur asymmetrischen Druckverteilung im Dichtspalt 222, sodass die resultierende Seitenkraft entsteht, welche den Steuerkolben 300 in seine exzentrische Vorzugslage bringt. - Da ein Kolbeninnenraum 340 bzw. eine Unterseite des Steuerkolbens 300 mit im Wesentlichen dem Raildruck des Injektors 1 beaufschlagt ist, herrscht im Fluidpfad 310 ein Druck im Wesentlichen auf einem Niveau des Raildrucks.
Auf einer der Öffnung 312 des Fluidpfads 310 am Steuerkolben 300 gegenüberliegenden Seite des Dichtspalts 222 fällt der Fluidruck über eine gesamte Länge des Dichtspalts 222 vom Raildruck auf den Fluiddruck des ersten Steuerraums 22 ab. Der unterschiedliche Druckverlauf entlang des Dichtspalts 222 in Längsrichtung des Steuerkolbens 300 zwischen einer Seite der Öffnung 312 des Fluidpfads 310 und einer dieser abgewandten Seite liefert die oben erwähnte resultierende Seitenkraft auf den Steuerkolben 300.
Eine Breite (Umfangsrichtung des Steuerkolbens 300) und Höhe (Längsrichtung des Steuerkolbens 300) sowie eine axiale Position der Öffnung 312 bestimmen die hydraulische Seitenkraft auf den Steuerkolben 300. Eine für den Injektor 1 vorteilhafte und ggf. , optimale' Auslegung sieht eine hydraulische Seitenkraft vor, welche den Steuerkolben 300 dauerhaft sicher exzentrisch po- sitioniert (die Seitenkraft ist dabei höher als eine Summe möglicher , störender' Kräfte, wie z. B. eine Querkraft aus dem Federelement 224), wobei hydraulische die Seitenkraft auf den Steuerkolben 301 hierbei bevorzugt vergleichsweise klein, insbesondere minimal, ist bzw. bleibt.
Bei der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ist als eine Ausnehmung 320 eine in Umfangs- und Längsrichtung des Steuerkolbens 300 verlaufende Nut 324 in die Mantelfläche 304 des Steuerkolbens 300 eingebracht (Außen- ausnehmung 320) . Die Umfangsnut 324 steht durch eine Fluid- verbindung 330, insbesondere eine Durchgangsbohrung 332, hindurch in Fluidkommunikation mit dem Kolbeninnenraum 340, welche einen Boden der Umfangsnut 324 mit dem Kolbeninnenraum 340 bevorzugt radial verbindet. Der Boden der Umfangsnut 324 kann, wie in Fig. 4 zu sehen, einen Radius aufweisen, der z. B. größer als der des Steuerkolbens 300 ist. Der Boden kann natürlich auch eben sein (vgl. Fig. 13) . Eine Begrenzung der Umfangsnut 324 an der Mantelfläche 304 bildet die Öffnung 312 des Fluidpfads 310. Bei der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung sind anstelle der Umfangsnut 324 in der ersten Ausführungsform zwei Fluidverbindungen 330, insbesondere zwei Durchgangsbohrungen 332, in eine Wandung des Steuerkolbens 300, bevorzugt in Radialrichtung verlaufend, eingebracht. Die
Durchgangsbohrungen 332 befinden sich dabei an einer Seite des Steuerkolbens 300, und ein Winkel ihrer Mittellinien beträgt bevorzugt weniger als 120°, insbesondere weniger als 90° und insbesondere bevorzugt weniger als 45°. Die Begrenzungen der Durchgangsbohrungen 332 an der Mantelfläche 304 bilden zusammen die Öffnung 312 des Fluidpfads 310. Es ist natürlich möglich, lediglich eine oder eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen durch die Wandung des Steuerkolbens 300 vorzusehen. Bei der in den Fig. 9 bis 11 dargestellten dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 310 eine Außenausnehmung 320, welche als eine Längsfacette 326 oder Längsnut 326 ausgebildet ist. Hierbei ist an den Steuerkolben 300 über eine bestimmte Länge und Breite (Umfangsrichtung des Steuerkolbens 300) eine Fläche 326 angeschliffen oder eingebracht, welche zur Seite des
Raildrucks aber z. B. auch zur Seite des ersten Steuerraums 22 (nicht dargestellt, vgl. Fig. 25) hin offen ist. Ein Boden der Längsfacette 326 oder Längsnut 326 kann, wie in Fig. 10 zu sehen, eben sein, aber auch ein Radius analog zur Fig. 4 kann angewendet werden. Eine Begrenzung der Längsnut 326 oder Längsfacette 326 an der Mantelfläche 304 bildet die Öffnung 312 des Fluidpfads 310.
Bei der in den Fig. 12 bis 14 dargestellten vierten und bei der in den Fig. 15 bis 17 dargestellten fünften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 310 jeweils ausgehend von der Seite des Raildrucks des Steuerkolbens 300 eine schmale Au¬ ßenausnehmung 320, die als eine Längsverbindungsnut 326 in der Mantelfläche 304 des Steuerkolbens 300 ausgebildet ist. In Richtung der Seite des ersten Steuerraums 22 mündet die jeweilige Längsverbindungsnut 326 in eine Außenausnehmung 320, die jeweils als eine Umfangsnut 324 ausgebildet ist. Eine Begrenzung der Umfangsnut 324 und mit einem geringen Anteil eine Begrenzung der Längsverbindungsnut 326 an der Mantelfläche 304 bilden zusammen die Öffnung 312 des Fluidpfads 310.
Die vierte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Boden der Umfangsnut 324 eben ist (Fig. 13), wohingegen bei der fünften Ausführungsform ein Boden der Umfangsnut 324 einen Radius besitzt (Fig. 16), welcher wiederum größer als der des Steuerkolbens 300 sein kann. Ferner überdeckt die Umfangsnut 324 der fünften Ausführungsform einen größeren Bereich außen am
Steuerkolben 300, als die Umfangsnut 324 der vierten Ausführungsform. Im ersten Fall deckt die Umfangsnut 324 ca. 90° und im zweiten Fall ca. 30-45° ab. Ferner kann die Längsverbindungsnut 326 nicht so tief, gleich tief oder tiefer in die Wandung des Steuerkolbens 300 eingearbeitet sein als die Umfangsnut 324 im dazu angrenzenden Bereich.
Bei der in den Fig. 18 bis 20 dargestellten sechsten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 310 eine Au- ßenausnehmung 320, die als eine Umfangsnut 324 ausgebildet ist. Ein Boden der Umfangsnut 324 besitzt wiederum einen Radius
(s. o.), kann jedoch wiederum eben ausgebildet sein. Der Boden der Umfangsnut 324 steht über eine als Fluidverbindung 330 ausgebildete Verschneidung 334 mit dem Kolbeninnenraum 340 in Fluidverbindung. Die Verschneidung 334 ist durch eine als eine Innenausnehmung 322 konstituierte Längsnut 322 im Kolbeninnenraum 340 hergestellt. D. h. die Fluidverbindung 330 der Umfangsnut 324 zur Seite des Raildrucks ist durch die Ver¬ schneidung 324 mit der Längsnut 322 in die Längsrichtung des Steuerkolbens 300 auf einer Innenseite des Steuerkolbens 300 hergestellt. Eine Begrenzung der Umfangsnut 324 an der Man¬ telfläche 304 bildet die Öffnung 312 des Fluidpfads 310.
Bei der in den Fig. 21 bis 23 dargestellten sechsten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 310 eine Ausnehmung 328 bzw. eine Wegnehmung 328 einer Wandung des Steuerkolbens 300, d. h. ein Kolbenschaft des Steuerkolbens 300 ist an einer Seite über ein bestimmtes Kreissegment verkürzt. Eine Begrenzung der Wegnehmung 328 an der Mantelfläche 304 bildet dabei die Öffnung 312 des Fluidpfads 310.
Diese beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung können natürlich auch auf Steuerkolben 300 angewendet werden, welche nicht hohl gebohrt sind. In einem solchen Fall muss ggf. eine bevorzugt kleine Bohrung in den Steuerkolben 300 eingebracht werden. Ferner können diese Merkmale auch auf andere Passungs¬ und/oder Paarungsspiele im Injektor 1, z. B. auf den Über- tragungspin 214 in der Pinbohrung 212, auf die Düsennadel 110 in der Düsennadelhülse 120 etc., angewendet werden, welche ins¬ besondere eine Leckagebilanz (zuströmend gleich abströmend) und somit auch einen resultierenden Druck im Steuerraum 12, 22 beeinflussen. - Des Weiteren ist die Erfindung allgemein auf hydraulische Kopplungselemente 300 anwendbar, d. h. der
Steuerkolben 300 ist als ein hydraulisches Kopplungselement 300 ausgebildet .
Im Folgenden sind zwei beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung kurz erläutert, wobei die betreffende Ausnehmung 422 nicht am/im Steuerkolben 300 sondern an/in der Innenfläche 404 der Steuerbohrung 400 (Fluidleitung 400) vorgesehen ist.
Bei der in der Fig. 24 dargestellten achten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 410 der Steuerbohrung 400 eine Innenausnehmung 422, welche als eine Längsfacette 426 oder Längsnut 426 ausgebildet ist. Hierbei ist in die Innenfläche 404 der Steuerbohrung 400 über eine bestimmte Länge und Breite (Umfangsrichtung der Steuerbohrung 400) eine Fläche 426 oder Ausnehmung 426 eingeschliffen oder eingebracht, welche zur Seite des Raildrucks hin offen ist. Diese kann jedoch auch zur Seite des ersten Steuerraums 22 (nicht dargestellt, vgl. Fig. 25) hin offen sein. Ein Boden der Längsfacette 426 oder Längsnut 426 kann, wie in Fig. 10 zu sehen, eben sein, aber auch ein Radius analog zur Fig. 4 kann angewendet werden, wobei der Radius bevorzugt kleiner als der der Steuerbohrung 400 ist. Eine Begrenzung der Längsfacette 426 oder Längsnut 426 an der Innenfläche 404 bildet die Öffnung 412 des Fluidpfads 410 der Steuerbohrung 400 am Steuerkolben 300.
Bei der in der Fig. 25 dargestellten neunten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Fluidpfad 410 der Steuerbohrung 400 eine Innenausnehmung 422, welche als eine schmale Längsnut 426 ausgebildet ist und zur Seite des ersten Steuerraums 22 hin offen ist. Eine Begrenzung der Längsnut 426 an der Innenfläche 404 bildet im Wesentlichen die Öffnung 412 des Fluidpfads 410 der Steuerbohrung 400 am Steuerkolben 300. In einem Betrieb des Injektors 1 herrscht in der Längsnut 426 im Wesentlichen ein Fluiddruck der Niederdruckseite bzw. des ersten Steuerraums 22. Die Innenausnehmung 422 ist dabei derart, insbesondere in die Längsrichtung der Steuerbohrung 400 verlaufend eingerichtet, dass sich eine asymmetrische Druckverteilung des Fluids am
Steuerkolben 300 ergibt, wobei der Steuerkolben 300 in Richtung der Öffnung 412 des Fluidpfads 410 gesaugt bzw. von einer dieser gegenüberliegenden Seite vom Fluiddruck im Dichtspalt 222 gedrückt wird.
Solchermaßen hydraulisch umgekehrte Ausführungsformen der Erfindung sind generell anwendbar. Hierbei kehren sich die Druckverhältnisse am Steuerkolben 300 in Radialrichtung des Steuerkolbens 300 wenigstens qualitativ um. D. h. eine Druck- und eine Saugseite am Steuerkolben 300 wechseln die Positionen. Für die Ausführungsformen eins bis sieben der Erfindung heißt das, dass der Fluidpfad 310 des Steuerkolbens 300 zur Niederdruckseite hin offen ist und im Dichtspalt 222 am Steuerkolben mündet. Eine Fluidverbindung zum Kolbeninnenraum 340 ist dabei natürlich zu vermeiden.
Eine einfache nicht dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist ein Druckkanal durch einen als Vollzylinder ausgebildeten Steuerkolben 300. Hierbei sind z. B. zwei im Steuerkolben 300 verschneidende Sacklochbohrungen eingerichtet. Die eine Bohrung erstreckt sich axial von der Niederdruckseite in den Steuerkolben 300 hinein und die andere erstreckt sich radial auf diese erste Bohrung zu und verschneidet mit dieser innerhalb des Steuer- kolbens 300. Es existiert dann im Injektor 1 ein Druckkanal von der Niederdruckseite einseitig in/an den Dichtspalt 222 zwischen dem Steuerkolben 300 und der Steuerbohrung 400. - Diese Ausführungsform ist natürlich hydraulisch umkehrbar, wobei die erste Sacklochbohrung statt von der Niederdruckseite kommend, nun von der Hochdruckseite in den Steuerkolben 300 eingerichtet ist. Bei einem vollständig rotationssymmetrischen Steuerkolben 300 kann dieser einfach umgedreht werden, um von dieser Ausführungsform zur anderen Ausführungsform zu gelangen.
Bezugs zeichenliste
1 Injektor, Kraftstoffinj ektor, Common-Rail-/Piezo-Kraft- stoffinj ektor, Pumpe-Düse-Kraftstoffinj ektor, Diesel- injektor, Benzininjektor
10 Düsenbaugruppe, Einspritzmodul
12 zweiter Steuerraum, Nadelsteuerraum
14 Verbindungsbohrung/-leitung zwischen erstem 22 und
zweitem Steuerraum 12
20 Steuerbaugruppe der Düsenbaugruppe 10 zum Ansteuern der Düsennadel 110
22 erster Steuerraum, Kolbensteuerraum
50 Injektorbaugruppe, Antriebsmodul
52 Leckageraum
60 Düsenspannmutter, Ventilspannmutter
100 Düsenkörper
102 Düsenraum, Düsenbohrung
104 Düse, Einspritzdüse, Ventil
110 Düsennadel, Einspritznadel, ggf. zwei-/mehrteilig, nach innen oder außen öffnend
112 oberer Längsendabschnitt der Düsennadel 110, Nadelkolben, der Düse 104 bzw. einem Ventil des Injektors 1 abgewandt
114 Energiespeicher, Federelement, Spiralfeder, Druckfeder, Düsennadelfeder, Einspritznadelfeder für mechanische Vorspannung der Düsennadel 110
120 (obere) Führung der Düsennadel 110, Düsennadelhülse
122 Nadelbohrung
210 Zwischenplatte
212 Pinbohrung
214 Übertragungspin, Leckagepin
220 Steuerplatte
222 Dichtspalt zwischen Kolben 300 und Fluidleitung 400 224 Energiespeicher, Federelement, Spiralfeder, Druckfeder für Vorspannung des Kolbens 300
230 Platte
232 Verbindungsbohrung
300 Kolben, Steuerkolben, hydraulisches Kopplungselement 302 Mittellinie des Kolbens 300 304 Mantelfläche, Manteloberfläche, Mantelseite des Kolbens 300
310 Fluidpfad am/im Kolben 300
312 Öffnung des Fluidpfads 310 am Kolben 300
320 (äußere) Ausnehmung, Außenausnehmung
322 (innere) Ausnehmung, Innenausnehmung
324 Nut, Facette, Umfangsnut, Umfangsfacette, Ausnehmung 326 Nut, Facette, Längsnut, Längsfacette, Ausnehmung
328 Wegnehmung, Ausnehmung
330 Fluidverbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Kolbens 300, Ausnehmung
332 Bohrung, Durchgangsbohrung, Fluidverbindung, Ausnehmung 334 Verschneidung, Fluidverbindung, Ausnehmung
340 Kolbeninnenraum, Innenraum
400 Fluidleitung, Steuerbohrung, Kolbenbohrung
402 Mittellinie der Fluidleitung 400
404 Innenfläche, Innenoberfläche, Innenseite der Fluidleitung 400
410 Fluidpfad an der Fluidleitung 400 bzw. an/in Innenfläche 404
412 Öffnung des Fluidpfads 310 am Kolben 300
422 (innere) Ausnehmung, Innenausnehmung
426 Nut, Facette, Längsnut, Längsfacette, Ausnehmung
500 Injektorkörper, Injektorgehäuse mit Hochdruckleitung 502 zu Düsenraum 102
502 Hochdruckleitung/-bohrung in Fluidverbindung mit Düsenraum 102 durch die Steuerbaugruppe 20 hindurch
504 Leckageanschuss
510 Aktor, Piezoaktor, elektromagnetischer Aktor
512 Bodenplatte des Aktors 510 bevorzugt mit Betätigungs¬ fortsatz für Übertragungspin 214

Claims

Patentansprüche
1. Kolben-Fluidleitung-Anordnung, insbesondere Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung (300/400) für einen Injektor (1), insbesondere einen Kraftstoffinj ektor (1) für ein Direkteinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei
ein in eine Fluidleitung (400) eingepasster oder eingepaarter Kolben (300) der Kolben-Fluidleitung-Anordnung (300/ 400) mittels eines durch die Fluidleitung (400) hindurchtre- tenden Fluids hydraulisch seitwärts positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Geometrie des Kolbens (300) und/oder eine Geometrie der Fluidleitung (400) derart ausgestaltet ist, dass der Kolben (300) vom Fluid in der Fluidleitung (400) exzentrisch positionierbar ist und positioniert wird.
2. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie des Kolbens (300) und/oderdie Geometrie der Fluidleitung (400) derart ausgestaltet ist; dass eine Mittellinie (302) des Kolbens (300) vom Fluid im
Wesentlichen parallel gegenüber einer Mittellinie (402) der Fluidleitung (400) positionierbar ist und positioniert wird; und/oder
ein Durchfluss des Fluids zwischen dem Kolben (300) und der Fluidleitung (400) größer ist als ein Durchfluss bei einer konzentrischen Lage des Kolbens (300) in der Fluidleitung (400) .
3. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie des Kolbens (300) und/oder die Geometrie der Fluidleitung (400) derart ausge¬ staltet ist; dass
in einem Dichtspalt (222) zwischen einer Mantelfläche (304) des Kolbens (300) und einer Innenfläche (404) der Fluidleitung (400) eine asymmetrische Druckverteilung des Fluids einstellbar ist und eingestellt wird;
in der Mantelfläche (304) des Kolbens (300) und/oder der Innenfläche (404) der Fluidleitung (400) ein Fluidpfad (310) vorgesehen ist, mittels welchem die asymmetrische Druckver- teilung des Fluids im Dichtspalt (222) einstellbar ist und eingestellt wird; und/oder
in der Mantelfläche (304) des Kolbens (300) und/oder der Innenfläche (404) der Fluidleitung (400) der Fluidpfad (310) derart vorgesehen ist, dass mittels des Fluids eine Seitenkraft auf den Kolben (300) ausübbar ist und ausgeübt wird.
4. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) derart ausgebildet ist, dass der Kolben (300) einer exzentrischen
Position sicher positioniert ist und dabei der Durchfluss des Fluids durch den Dichtspalt (222) hindurch vergleichsweise klein ist .
5. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) am/im Kolben (300) derart eingerichtet ist, dass er mit einer
Hochdruckseite oder einer Niederdruckseite des Kolbens (300) in Fluidkommunikation bringbar ist; wobei
das Fluid im Fluidpfad (310) den Kolben (300) von einer
Öffnung (312) des Fluidpfads (310) am/im Kolben (300) wegdrückt, bzw. das Fluid im Dichtspalt (222) den Kolben (300) auf eine Öffnung (312) des Fluidpfads (310) am/im Kolben (300) hindrückt.
6. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) eine Ausnehmung (320, 322) am/im Kolben (300) aufweist, wobei
die Ausnehmung (320, 322) am/im Kolben (300) insbesondere eine Nut (324, 326) oder Facette (324, 326) ist, welche in Umfangsrichtung und/oder Längsrichtung des Kolbens (300) verläuft .
7. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) eine Fluidverbindung (330) von einem Inneren und einem Äußeren des Kolbens (300) aufweist, wobei
die Fluidverbindung (330) insbesondere eine Bohrung (332), bevorzugt eine Durchgangsbohrung (332), und/oder eine Ver- schneidung (334), bevorzugt einer inneren (322) und äußeren Ausnehmung (320) ist.
8. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) :
• außen am Kolben (300) die Öffnung (312) aufweist;
• außen am Kolben (300) eine Umfangsnut (324) und/oder eine Umfangsfacette (324) umfasst;
• außen am Kolben (300) eine Längsnut (326) und/oder eine Längsfacette (326) aufweist;
• wenigstens eine Bohrung (332) von einer Außenseite des Kolbens (300) zu einem Kolbeninnenraum (340) umfasst;
• eine Verschneidung (334) einer Außenausnehmung (320) mit einer Innenausnehmung (322) aufweist; und/oder
· eine Wegnehmung (328) an einem Längsendabschnitt des
Kolbens (300) umfasst.
9. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (310) analog zum Kolben (300) in der Fluidleitung (400) eingerichtet ist.
10. Kolben-Fluidleitung-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass:
• der Kolben (300) als ein Steuerkolben (300), ein Pin, ein Steuerpin oder ein Leckagepin (214) ausgebildet ist;
• ein Boden der Ausnehmung (320, 322) eben oder gebogen ist;
• die Geometrie des Kolbens (300) eine sekundäre Geometrie des Kolbens (300) ist;
• eine primäre Geometrie des Kolbens (300) eine Zylinderform ist;
• die Geometrie der Fluidleitung (400) eine sekundäre Ge¬ ometrie der Fluidleitung (400) ist
• eine primäre Geometrie der Fluidleitung (400) eine Zy¬ linderform ist; und/oder
· der Kolben (300) als ein hydraulisches Kopplungselement ausgebildet ist.
11. Injektor, insbesondere Kraftstoffinj ektor (1) für ein Direkteinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass
der Injektor (1) eine Kolben-Fluidleitung-Anordnung (300/400), insbesondere eine Steuerkolben-Steuerbohrung-Anordnung (300/400), gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist .
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